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■ 引言 近日，世卫组织通报了一种新型禽流感病毒H5N8。该禽流感病毒为全球首次发现，在俄罗斯有7例感染H5N8的报告，均为无症状感染者，暂未发现人传人现象。 禽流感病毒属于甲型流感病毒，分为高、中、低/非致病性三级。至今发现能直接感染人的禽流感病毒亚型有：H5N1、H7N1、H7N2、H7N3、H7N7、H9N2和H7N9亚型。其中，高致病性H5N1亚型和H7N9亚型不仅造成了人类的伤亡，同时重创了家禽养殖业。 科学研究发现，致命的禽流感病毒能够导致人类流感大流行，因此对它的全面了解尤为重要。今天我们来回顾一下高致病性H5N1亚型的五大谜团。 1 H5N1为何传播效率如此之高？ H5N1得名于病毒表面的两种蛋白：血凝素蛋白（haemagglutinin，HA）和神经氨酸苷酶（neuraminidase）。H5N1有许多不同的毒株，那种占领了十年以上新闻头条的高致病株首次发现于1996年，被命名为Gs/Gd，因为它是在中国广东省的家鹅体内发现的。美国孟菲斯市圣犹大儿童研究医院的病毒学家Robert Webster说：“这跟过去所有的禽流感病毒完全不同。”野禽携带的大多数禽流感病毒是无害的，只偶尔传播至家禽中使其致死，且为短期暴发。而Gs/Gd毒株正好相反，从家禽传播至野禽，并且还能传播给哺乳动物，包括人类、老虎、鼠、兔、果子狸等等。它目前已传播至63个国家，且在六个国家的鸟类种群中流行。 英国牛津大学的热带医学专家Jeremy Farrar问道：“这种病毒到底有什么特殊性使得它在动物世界中的传播效率如此之高？”这一问题目前还没有确定答案。 中国拥挤的农场和市场提供了各种各样的潜在宿主，也许病毒就在其中进行自然选择，能跨越物种屏障的优胜者脱颖而出。1999年至2000年，此病毒的进化十分迅速，致力于在家禽中消灭的此病毒努力失败后，病毒家谱出现了许多新的分支。在此期间，Gs/Gd谱系中被称为2.2的一支获得了PB2突变，PB2是病毒复制所需的三种聚合酶编码基因之一。大家一致认为，此突变具备哺乳动物宿主适应性。  2002年，由于目前尚未查明的原因，病毒传播回野禽并且变得致命。起初只是零星死亡，但到了2005年5月，2.2病毒杀死了青海湖（中国最大的内陆湖，是候鸟的主要繁殖地）6000多只大雁、海鸥和野鸭。这次爆发标志着全球疫情的开始。病毒通过鸟类贸易和候鸟迁移传播至欧洲、非洲和亚洲其他地区。在香港和越南，疫苗控制了病毒，但随意使用反而加快了病毒的进化。在埃及，疫苗的使用产生了一些新的病毒亚型，并且从2009年开始埃及全国新发人类病例数量高于其他国家。 自从2006年开始，野禽感染数量已大幅下降。虽然老的毒株势微，但新的毒株又崛起了。比如分支2.3.2.1，在2011年初席卷了亚洲的家禽。 Webster说：“我十分关注这种毒株，似乎它已经越来越占据主导地位，并且很容易传播给野禽。”H5N1进化的速度可能超出了我们的研究能力。 2 H5N1现在在哪? H5N1似乎既杳无踪迹又无处不在，使得很难预测它何时、何地以及是否会在人类中导致流感大暴发。 野禽携带H5N1但很难被发现，因为它们很少发病。H5N1在人类中传播有多广泛也无人知晓。据世界卫生组织统计，截至2012年6月7日人类感染H5N1数量已达606人，其中357人死亡。许多人认为真实数字远远不止这些，不过这意味着死亡率可能会大大低于60%。美国纽约西奈山医学院的病毒学家Peter Palese查阅了一些研究，有证据表明在健康人血液中也存在H5N1病毒。他估计接触病毒的人群中有1%〜2%被感染，但大多数只有轻微的症状或根本没有症状。 Palese的观点是有争议的。而在亚洲治疗过患者的Farrar说，大多数他经手的病例病情都比较严重。他说：“既然社会和医学界已经提高了警觉，如果存在轻度感染的情况，我们应该能在医院看到病情不那么严重的患者。”  关于感染率的争论实际上反映了我们对免疫系统如何对病毒做出应答的认识不足。被感染的人产生抗体和T细胞，但没人知道这些应答随着时间推移会上升还是下降，我们也不知道免疫系统在那些无症状的感染者身上是如何运作的。这些信号也有可能是假警报，Fouchier说：“如果你每天进鸡舍去清理粪便就会接触到病毒抗原，你可能会在没被感染的情况下产生抗体反应。”他还说，疑似病例需要更为彻底的监测，以弄清人们多久被感染一次，而关于免疫应答如何随时间推移改变的研究还需要几年才能完成。许多研究人员还呼吁对家养和野生的动物加强监测。 对意大利威尼斯实验动物保健研究所的动物病毒学家Ilaria Capua来说，H5N1病毒的分布是最重要的问题也是最困难的工作。他说：“任何关于这种病毒是否会暴发的预测都是一个函数，包括了几个要素：它在哪、有多少、人与动物接触的可能性多大等，但所有这些信息目前还是个黑洞。” 3 H5N1为何致命? 科学家正逐步破解H5N1之所以如此致命的基因密码。这种病毒在它的三个聚合酶基因上的几个突变使得它可以积极复制，在其致死的患者体内有高水平的病毒RNA。病毒表面蛋白HA的特定变化不仅帮助病毒牢固附着在宿主细胞表面，还能让病毒感染肺、肠道和脑组织。这把万能钥匙可以让病毒杀死雪貂、老鼠和鸟类，但在灵长类动物中就没有用武之地。香港大学的临床病毒学家Malik Peiris说：“对人类来说，患者主要还是死于呼吸系统疾病。”尸检可能会描绘出更清晰的图像，但亚洲有全尸下葬的文化风俗，尸检很少能获得许可。  H5N1也导致了免疫系统的狂乱。免疫细胞聚集到感染部位，产生促炎因子，从而吸引更多的免疫细胞，细胞因子“风暴”使肺脏被液体淹没并对周围组织产生致命损害，这往往是患者死亡的原因。H5N1能触发比人流感病毒H1N1或者H3N2更猛烈的“风暴”。 这些因素可以解释记录在案的那些患者的严重程度，但不能解释为什么感染如此罕见。美国马里兰州国家过敏和传染病研究所的负责人Anthony Fauci 说：“为什么成千上万的小孩正在追逐着病鸡玩耍，而9年多来的感染者只有区区600人呢？” Palese猜测，严重病例只是因为吸入了高剂量的病毒，而Peiris认为这不是唯一的解释。他说：“感染人数与暴露人数不成正比，99.9%的暴露人群不患病，血液中也没有抗体，但在那些患者中，病毒像疯了一样复制。” 值得一提的是，病例有家族聚集倾向，尤其是血亲。也许是这些人对H5N1感染有遗传易感性，或者其他人获得了保护性变异。找出这些变异非常困难，因为全世界只有不到300名幸存者，但是相关研究已开始显露出端倪。几个月前，英国威康信托基金桑格研究所的一个科研小组发现，IFITM3基因在病毒感染的免疫应答中起着举足轻重的作用。此基因的一个突变编码了一种缺陷蛋白，这种蛋白在因流感大流行和季节性流感而住院的病人体内是过度表达的。动物实验证实，在缺乏了该基因的小鼠肺部，即使是温和的H3N2病毒也会变得来势汹汹。Farrar刚刚完成了一项针对67名亚洲H5N1住院患者的类似研究，发现了另外两个基因突变位点，可能与对病毒的易感性有关。研究结果已提交审核准备发表。 4 H5N1是否会在人类中传播 迄今为止，人类感染H5N1的途径似乎只有一条：与被感染的鸟类亲密接触。要达到人与人之间传播，病毒必须变得可以通过空气中的飞沫传播。开头提到的两篇文章已经表明这是可能的。 Fouchier的研究策略是调整HA蛋白以使它能够识别哺乳动物上呼吸道而不是鸟类细胞表面的受体。然后他让病毒在雪貂之间传播、进化，直到可以通过咳嗽和打喷嚏传播。河冈也采用了类似的做法，但他使用的HA变体是来自2009年流感大流行中的H1N1毒株。Fouchier说：“理论上H5N1能通过空气传播，关键在于会不会发生。”  关于H5N1最大的问题之一是流传了这么多年之后，为什么它还不具备传染性。这没有现成的答案。Fouchier和河冈识别出的许多基因突变都已在野禽中发现。英国剑桥大学的生物信息学家Derek Smith通过搜索监测数据库，发现病毒的许多野生型分支中与Fouchier和河冈定位的突变已经产生了2到4个差异了。 Smith不能确定实际的风险，因为监测数据掩盖了病毒的遗传多样性。H5N1复制时有误差，任何一个患者身上都有一大群带有微小遗传差异的病毒。数据库只存储了“共性”序列，这实际上是基因组每个位点上最常见的变体的混搭。只有进行更进一步的测序，即每个位点都测试多次，才能知晓所有的变异。 即使Fouchier和河冈确定的HA基因突变组合能够自然产生，也没人知道病毒在人与人之间是否如他们实验室的雪貂间那样容易传播。而H5N1的其他基因在传播过程中起到的作用、不同的突变组合是否能达到同样的效果也不清楚。Webster说：“这些人还只是触及了表面。” Fouchier和河冈认为他们的工作价值在于确定了使H5N1传播的物理特性。一些突变使HA识别哺乳动物的受体，而另一些使蛋白稳定。Fouchier提出：“如果你知晓了这些，是否就可以让任何一种流感病毒变成空气传播呢？”传染性毒株的毒力也属未知。一种理论认为，随着传播能力的增强，毒力将会削弱。例如，空气传播的H5N1也许能识别上呼吸道的受体，但野生毒株不太可能会下降到肺部引起广泛的损害。Pereis 说：“理论上讲，你可以想象这样的场景，但我不想把命赌在这上面。” Fouchier和河冈的突变体病毒在雪貂身上引起的病情比野生型毒株要轻，但两人都指出，这样的比较是个误导。因为野生H5N1是直接传染的，进入肺部深处的病毒剂量较高。河冈还注意到，传染性毒株无需达到60%的病死率就可以杀死数百万人：1918年的H1N1大流行只有2.5%的死亡率，依然夺走了5000万人的生命。 5 还有什么会导致大流行? Gs/Gd毒株是基因重组的，它的诞生缘于流感世界的“交配”，即不同的病毒感染了同一个细胞，然后相互交换基因。它的组成里可能有H6N1和H9N2基因。自诞生之后，H5N1子代之间就频繁进行基因交换。Capua说：“H5N1并不滥交，它们喜欢在家族内部进行洗牌。”但2009年大流行的元凶H1N1能够打破H5N1的封闭性。那种毒株本身的基因组就是猪H1N1、禽H1N1、人H3N2和所谓的三重重组内部基因（triple-reassortant internal gene，TRIG）组成的鸡尾酒。Webster说：“这种病毒比较喜欢滥交。” 河冈的小组已经证明，这两种病毒是相容的，并且会在感染同一个细胞时互换基因。这可能会使它们共享一些能力，更容易感染猪。此外，圣犹大儿童研究医院的病毒学家Stacey Schultz-Cherry发现，包含H5N1的HA基因和H1N1的其他基因的重组病毒比其亲代更容易在人类肺细胞中复制，并且在复制几轮之后变得更加致命。 伦敦帝国学院的病毒学家Wendy Barclay警告说，虽然这些实验表明重组是可能的，但没有定量测定发生的概率。她说：“虽然以强制手段能发生重组，但我还没有看到有谁以一种更自然的方式做试验。”意思是试验方式应该是把未感染的猪和感染了H1N1的猪和H5N1的家禽关在一起，看结果会怎样。Barclay问：“两种病毒都查到了吗？病毒混合了吗？不清楚，但是这很重要。” H5N1-H1N1重组的好处是，很多人已经感染过H1N1，所以会有一些免疫力，但很少有人遇到过在鸟类中传播的流感病毒。Farrar说：“我担心的是，一种纯粹的禽流感病毒以某种方式跨物种传给我们。”H5N1因其感染的严重程度登上关注榜的榜首，但其他亚型可能会抢先造成大流行。 Peiris说：“H9N2可能也是一个具备同等实力的候选病毒。”H9N2一般被忽视，但一直潜伏在亚洲的家禽中，偶尔在人类中引起一些散发病例，并且它会与季节性流感病毒重组。一些毒株已经具备了在哺乳动物中有更大传播力的突变。H7N7也是一种广泛传播但鲜有报道的流感病毒。2003年，它在荷兰造成了流感爆发，感染了89人并造成一名兽医死亡。病毒学家们希望了解导致H5N1传播和致死的秘密，这对于评估其他亚型的疾病风险十分有用。Capua说：“对流感来说，没有什么是可预见的。” |
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